水禽育種與營養科技創新團隊揭示連城白鴨獨特外貌的形成機制

　　近日，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所水禽育種與營養科技創新團隊在鴨羽色形成機制方面取得新進展，研究揭示了連城白鴨獨特羽色和外貌表型形成的遺傳基礎和分子機制。相關研究成果發表在《大數據科學（GigaScience）》上。

　　連城白鴨又稱白鶩鴨、黑嘴鴨，原產于福建省龍巖市連城縣，具有“白羽、烏嘴、黑腳”獨特外貌，是我國最為名貴的鴨品種之一，被譽為“唯一藥用鴨”“鴨中國粹”。

　　羽色和喙色是肉鴨的“包裝性狀”。傳統的肉鴨烹飪方式青睞白色的羽毛、烏黑的喙和脛，因此羽色和外貌是高品質肉鴨育種的重要性狀。連城白鴨白色羽毛和黑色的喙、脛、蹼是優質肉鴨配套系選育的理想素材。然而，在品種雜交利用過程中，后代羽色和外貌分離混亂，常規育種要經歷多個世代選擇后才能基本固定外觀，而且商品代個體全部攜帶純合的基因型，難以保護品種的知識產權。

　　自2017年起，水禽育種與營養創新團隊與山東榮達農業發展有限公司合作，以連城白鴨和北京鴨為素材，培育了“中畜榮達肉鴨”配套系。研究人員在雜交配套中發現，雜交F1代個體為灰羽色，F2代分別形成4種類型的羽色外貌，而其中一類完全復原了連城白鴨的外觀。基于大規模F2群體的統計發現，四種外觀的分離比例為3:6:3:4，符合孟德爾自由組合定律中存在隱性上位（Recessive Epistasis）關系的雙基因控制性狀的遺傳規律。

　　為了準確鑒定出兩個因果基因，研究人員從頭組裝了高質量連城白鴨參考基因組。連城白鴨x北京鴨F2群體羽色全基因組關聯分析結果顯示出兩個明確的信號，分別是13號染色體上的隱性上基因 MITF 和33號染色體上的不完全顯性基因 PEML 。2018年，團隊克隆了白羽基因 MITF ，發現一個6.6 kb的大片段序列插入到 MITF 基因中，導致其負責黑色素合成的轉錄本被完全抑制表達，黑色素合成途徑被關閉，從而形成鴨潔白的羽毛。 PMEL 基因編碼一種色素細胞特異性蛋白，對負責色素沉著的黑色素小體纖維片的形成至關重要。進一步的分析揭示了該基因上存在兩個SNPs可能改變 PMEL 的轉錄，進而影響羽毛著色。

　　研究人員應用以上研究結果，分別構建了基因型為 bbrr （白羽黃喙）的父本群體，與基因型為 BBrr （白羽黑喙）的母本進行雜交，生產基因型為 Bbrr （白羽黑喙）的雜合型商品代鴨，這種配套模式成功保護了“中畜榮達肉鴨”配套系的知識產權，是分子育種應用于畜禽品種培育的經典案例。

　　中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所博士研究生王真為論文第一作者，周正奎研究員為通訊作者。該研究得到國家杰出青年科學基金、中國農科院創新工程、國家水禽產業技術體系和國家重點研發計劃項目資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1093/gigascience/giae114